催化降粘剂组合物和催化降粘剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及稠油降粘领域，具体涉及催化降粘剂组合物和催化降粘剂及其应用。所述降粘催化剂的制备方法包括：(1)在惰性气氛下，将脂肪醇R‑OH中的一种或多种与环氧乙烷进行第一接触反应；(2)将步骤(1)的第一接触反应的产物与磺化剂进行磺化反应；(3)将步骤(2)的磺化反应的产物与过渡金属氧化物进行第二接触反应。采用本发明专利技术所提供的降粘催化剂在用于催化降粘剂中时，能够在稠油开采中获得较高的稠油催化降粘效率，从而能够助于获得较高的稠油采收率。

Catalytic viscosity reducer composition and catalytic viscosity reducer and uses thereof

The invention relates to the field of viscosity reduction of heavy oil, in particular to a catalytic viscosity reducing agent composition and a catalytic viscosity reducer and an application thereof. Including the preparation method of viscosity reduction catalyst: (1) under inert atmosphere, the fatty alcohol R OH in one or more of the first contact reaction with ethylene oxide; (2) the step (1) sulfonation reaction products with sulfonating agent first contact reaction; (3) the step (2) product of the sulfonation reaction of transition metal oxides with second contact reaction. When the viscosity reducing catalyst provided by the invention is used in catalyzing viscosity reducer, high catalytic viscosity reduction efficiency of heavy oil can be obtained in heavy oil mining, thereby helping to obtain higher recovery of heavy oil.

【技术实现步骤摘要】
催化降粘剂组合物和催化降粘剂及其应用
本专利技术涉及稠油降粘领域，具体涉及催化降粘剂组合物和催化降粘剂及其应用。
技术介绍
由于稠油粘度高、密度大，导致稠油的流动性较差，使得稠油的开采和输送存在较大困难。目前，稠油开采的主要方法为掺稀油法与热力开采法，前者主要应用于井筒降粘，对于超稠油和特稠油的开采来说，主要采用属于热力开采法的蒸汽吞吐或蒸汽驱法。虽然采用注入蒸汽的方法可以降低原油粘度，利于稠油的开采，但注入蒸汽后仅利于短时间开采，待地层温度下降后，稠油粘度又会再次增加，因此，仅依靠注入蒸汽的方法不能满足生产的需要。近年来对于向入井蒸汽中添加与稠油中某些组分发生化学反应降低稠油粘度的特定物质的研究越来越受到重视。早在20世纪80年代，Clark等人以加拿大和委内瑞拉稠油为研究对象，开发了以过渡金属盐(如铁盐)做催化剂进行的地下水热裂解稠油技术，该技术利用过渡金属盐做催化剂，从热力学和反应动力学角度详细研究了在地层中发生水热裂解的可能性，并指出水热裂解反应中较重要的反应特征是氢由水相向油相转移，这使得含硫有机物发生加氢脱硫的反应，使得稠油的平均分子量和粘度都会有所降低。从理论与实践上都证明水热催化改变稠油组成降低粘度这一事实的存在。国内从20世纪90年代开始进行以水热裂解为主进行稠油地下改质的研究，加入过渡金属盐类催化剂，通过水热加氢、供氢载体(如四氢萘、甲酸等)供氢反应，进行稠油降粘改质，并详细研究了催化剂作用后的组成变化及降粘效果，并取得了一定的效果。然而，现有的稠油开采用降粘催化剂及其降粘剂仍然存在催化降粘效率低，降粘后的稠油中重质组分含量仍然较高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于克服现有的稠油开采用降粘催化剂及其降粘剂存在催化降粘效率低的问题提供一种催化降粘效率较高的降粘催化剂及其制备方法和催化降粘剂组合物和催化降粘剂及其应用。本专利技术的专利技术人经过深入研究发现，对于注入蒸汽采油来说，例如水热催化采油法，目前常采用的主催化剂是以无机过渡金属盐或较低分子量的有机金属盐为主，该类降粘催化剂的亲水性强、亲油性差，与原油混溶效果差，致使催化剂与稠油接触不够充分，导致催化剂作用不能有效发挥，催化效果降低。另外，稠油中重质组分含量高，含有大量的非烃组分，与地层矿物表面吸附能力强，当注入现有的上述催化剂进入地层后，即使在蒸汽加热条件下产生的小分子物质也无法有效分散稠油，原油难以从矿物表面剥离下来，稠油的采收率得不到有效提高。为了克服这些问题，本专利技术的专利技术人通过采用本专利技术的降粘催化剂的制备方法所得的产物作为降粘催化剂，可以获得较高的催化降粘效果，推测其原因在于，本专利技术的制备方法所得的产物中具有两亲型的过渡金属硫酸盐，其一端是长链脂肪烷基作为疏水端能够与油相较好地接触，另一端是多个相连的乙氧基作为亲水端能够充分地与降粘剂中的其他组分配合，从而较好地获得了较高的催化降粘效率的技术效果，特别是与本专利技术的催化降粘剂组合物的其他组分配合使用时，能够达到更高的催化降粘效果。为此，本专利技术提供一种降粘催化剂的制备方法，该方法包括：(1)在惰性气氛下，将脂肪醇R-OH中的一种或多种与环氧乙烷进行第一接触反应；(2)将步骤(1)的第一接触反应的产物与磺化剂进行磺化反应；(3)将步骤(2)的磺化反应的产物与过渡金属氧化物进行第二接触反应；其中，R为碳原子数为10-20的直链或支链烷基。本专利技术还提供了由上述方法制得的降粘催化剂。本专利技术还提供了一种采油用的催化降粘剂组合物，其中，该组合物含有降粘催化剂、碱性化合物和低分子醇，其中，所述降粘催化剂为前述方法所制得的降粘催化剂；所述碱性化合物为碱金属的柠檬酸盐、碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐和C1-C5烷醇胺中的一种或多种；所述低分子醇为C1-C5的脂肪醇。本专利技术还提供了一种采油用的催化降粘剂，其中，该催化降粘剂含有前述组合物。本专利技术还提供了上述催化降粘剂在稠油注蒸汽开采中的应用。采用本专利技术所提供的降粘催化剂在用于催化降粘剂中时，能够在稠油开采中获得较高的稠油催化降粘效率，从而能够助于获得较高的稠油采收率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种降粘催化剂的制备方法，该方法包括：(1)在惰性气氛下，将脂肪醇R-OH中的一种或多种与环氧乙烷进行第一接触反应；(2)将步骤(1)的第一接触反应的产物与磺化剂进行磺化反应；(3)将步骤(2)的磺化反应的产物与过渡金属氧化物进行第二接触反应；其中，R为碳原子数为10-20的直链或支链烷基。在本专利技术中，惰性气氛是指通过非活泼气体对第一接触反应体系的置换，使得第一接触反应体系处于缺氧的状态，从而避免了氧气参与副反应形成不必要的副产物。能够提供这样的惰性气氛的方式例如可以是对第一接触反应体系先进行抽真空，再通入非活泼性气体进行吹扫和置换。这样的非活泼性气体例如可以为氮气、氦气、氖气等。在本专利技术中，所述降粘催化剂可以理解为是一种两亲型过渡金属硫酸盐。其中，所述第一接触反应主要是将脂肪醇R-OH中的一种或多种与环氧乙烷反应生成带有长链烷基R和多个-CH2-CH2-O-的醇类物质。碳原子数为10-20的直链或支链烷基的R将形成作为本专利技术的降粘催化剂的两亲型过渡金属硫酸盐的疏水端，使得本专利技术的制备方法制得的降粘催化剂能够通过该疏水端的亲油性与稠油充分的接触，从而使得其所含有的过渡金属能够更为充分地发挥催化降粘的作用。当R为的烷基的碳原子数小于10时，存在亲水性强、油水界面活性差、分散能力弱的问题；而当R为的烷基的碳原子数大于20时，存在亲油性强和润湿能力差的问题。为了更好地发挥所述两亲型过渡金属硫酸盐作为降粘催化剂时的作用，优选情况下，所述R为碳原子数为12-18的直链或支链烷基，例如十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、2-丁基辛基、2-己基癸基等。作为这样的脂肪醇R-OH例如可以为正癸醇、正十二醇、正十四醇、正十六醇、正十八醇、2-丁基辛醇、2-己基癸醇和正二十醇中的一种或多种。优选地，所述脂肪醇R-OH为正十四醇、正十六醇和正十八醇中的一种或多种，当所述脂肪醇R-OH为这些优选的醇中的一种或多种时，可以获得最为适于作为稠油注蒸汽开采中降粘催化剂的本专利技术的两亲型过渡金属硫酸盐，因为稠油是由具有不同碳数长度的烃类和非烃类混合物，当活性物质的疏水碳数与原油烃类碳数相匹配时就能产生很好的相互作用，使催化剂与稠油分散更均匀，提高催化性能。为了促进所述第一接触反应的进行，优选情况下，所述第一接触反应还在碱性催化剂存在下进行。优选地，所述碱性催化剂为甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锶、乙酸钠、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种。其中，所述碱性催化剂的用量可以在较宽范围内变动，为了助于所述第一接触反应的进行，优选地，所述脂肪醇R-OH和碱性催化剂的用量的重量比为100：0.2-5，优选为100：0.4-2，更优选为100：0.4-1.5。在本专利技术中，为了使得脂肪醇R-OH和环氧乙烷能够反应制得更适用于作为降粘催化剂的产物，优选情况下，步骤(1)中，所述脂肪醇R-O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降粘催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：(1)在惰性气氛下，将脂肪醇R‑OH中的一种或多种与环氧乙烷进行第一接触反应；(2)将步骤(1)的第一接触反应的产物与磺化剂进行磺化反应；(3)将步骤(2)的磺化反应的产物与过渡金属氧化物进行第二接触反应；其中，R为碳原子数为10‑20的直链或支链烷基。

【技术特征摘要】
1.一种降粘催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：(1)在惰性气氛下，将脂肪醇R-OH中的一种或多种与环氧乙烷进行第一接触反应；(2)将步骤(1)的第一接触反应的产物与磺化剂进行磺化反应；(3)将步骤(2)的磺化反应的产物与过渡金属氧化物进行第二接触反应；其中，R为碳原子数为10-20的直链或支链烷基。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述脂肪醇R-OH与环氧乙烷的摩尔比为1：2-10，优选为1：3-6。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述脂肪醇R-OH为正癸醇、正十二醇、正十四醇、正十六醇、正十八醇、2-丁基辛醇、2-己基癸醇和正二十醇中的一种或多种；优选地，所述磺化剂为三氧化硫、氯磺酸、发烟硫酸、氨基磺酸、磺酰氯和牛磺酸中的一种或多种；优选地，所述脂肪醇R-OH与磺化剂的摩尔比为1：0.5-5，更优选为1：1-3。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述过渡金属氧化物为钴的氧化物、镍的氧化物、锰的氧化物、铁的氧化物和铜的氧化物中的一种或多种，优选为CoO、NiO、MnO、FeO和CuO中的一种或多种；优选地，所述脂肪醇R-OH和所述过渡金属氧化物的用量的摩尔比为1：0.3-2，优选为1：0.5-1，更优选为1：0.5-0.8。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一接触反应还在碱性催化剂存在下进行，所述碱性催化剂为甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锶、乙酸钠、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种；优选地，所述脂肪醇R-OH和碱性催化剂的用量的重量比为100：0.2-5，优选为100：0.4-2。6.根据权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑延成，王齐，谢谦，连响，方璐伟，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42